Epidermolysis bullosa
Patofizjologia i mechanizm
Epidermolysis bullosa (EB) to grupa genetycznie uwarunkowanych dermatoz charakteryzujących się pęcherzami i nadżerkami skóry oraz błon śluzowych powstającymi w wyniku defektów w strukturach połączenia skórno-naskórkowego (DEJ). Mutacje w co najmniej 16 genach prowadzą do ponad 30 podtypów EB, różniących się poziomem rozdzielenia skóry: EBS (naskórek, mutacje dominujące w KRT5/KRT14), JEB (lamina lucida, mutacje recesywne w genach LAMA3, LAMB3, LAMC2), DEB (poniżej błony podstawnej, mutacje w COL7A1) oraz zespół Kindlera (mieszany wzorzec, mutacje w FERMT1). Patogeneza opiera się na defektach adhezji warstw skóry, prowadzących do mechanicznej niestabilności i powstawania pęcherzy nawet przy minimalnym urazie. W EBS obserwuje się agregaty keratynowe, stres retikulum endoplazmatycznego i aktywację kaskad zapalnych, w tym podwyższoną ekspresję cytokin IL-1β, IL-6, IL-8, IL-10 oraz markerów Th17 (IL-17, IL-21, IL-22). W DEB kluczową rolę odgrywają mutacje COL7A1, prowadzące do zaburzeń syntezy i funkcji kolagenu VII, co skutkuje rozszczepieniem poniżej lamina densa i nasilonym włóknieniem napędzanym przez TGF-β. EB wiąże się z przewlekłym stanem zapalnym, zaburzeniami wzrostu (obniżone poziomy IGF-1 i IGFBP-3) oraz zwiększonym ryzykiem rozwoju raka kolczystokomórkowego, szczególnie w RDEB.
- Patogeneza Epidermolysis Bullosa
- Defekty molekularne w połączeniu skórno-naskórkowym
- Mechanizmy molekularne w poszczególnych typach Epidermolysis Bullosa
- Rola stanu zapalnego w patogenezie Epidermolysis Bullosa
- Patogeneza Epidermolysis Bullosa Acquisita
- Rola genów modyfikujących w Epidermolysis Bullosa
- Mechanizmy powstawania powikłań w Epidermolysis Bullosa
- Nowoczesne podejścia terapeutyczne oparte na patogenezie
Patogeneza Epidermolysis Bullosa
Epidermolysis bullosa (EB) to heterogenna grupa rzadkich, genetycznie uwarunkowanych dermatoz charakteryzujących się nadmierną podatnością skóry i błon śluzowych na powstawanie pęcherzy i nadżerek w odpowiedzi na nawet minimalne urazy mechaniczne. Schorzenie to powstaje w wyniku genetycznie uwarunkowanych defektów w strukturach zapewniających integralność połączenia skórno-naskórkowego (dermoepidermal junction, DEJ).123 Mutacje w co najmniej 16 różnych genach zostały powiązane z ponad 30 podtypami EB, co przekłada się na różnorodność fenotypową i zróżnicowany wpływ na chorobowość i śmiertelność.145
Defekty molekularne w połączeniu skórno-naskórkowym
Podstawowym mechanizmem patogenetycznym w EB jest defekt w adhezji pomiędzy warstwami skóry, spowodowany mutacjami w genach kodujących białka strukturalne lub adhezyjne. To prowadzi do osłabienia architektury połączenia skórno-naskórkowego i błon śluzowych.46 Warstwa DEJ składa się z wielu wyspecjalizowanych komponentów tworzących kompleksy kotwiczące. W górnej części DEJ, filamenty pośrednie zawierające keratynę cytoszkieletu komórek podstawnych łączą się z zagęszczeniami błony komórkowej nazywanymi hemidesmosomami.6 W efekcie tych defektów nawet niewielkie tarcie lub ucisk powodują oddzielenie warstw skóry i tworzenie się pęcherzy oraz bolesnych nadżerek.4
W zależności od poziomu rozdzielenia w obrębie DEJ wyróżnia się cztery główne typy EB:178
- Epidermolysis bullosa simplex (EBS) – pęcherze tworzą się w obrębie naskórka
- Epidermolysis bullosa junctionalis (JEB) – pęcherze tworzą się w obrębie lamina lucida błony podstawnej
- Epidermolysis bullosa dystrophica (DEB) – pęcherze tworzą się poniżej błony podstawnej
- Zespół Kindlera (KEB) – mieszany wzorzec rozdzielenia skóry, pęcherze mogą występować na wszystkich poziomach
Mechanizmy molekularne w poszczególnych typach Epidermolysis Bullosa
Epidermolysis Bullosa Simplex
EBS powstaje w wyniku defektu w genach kodujących białka odpowiedzialne za integralność naskórka. Najczęściej są to mutacje dominujące w genach KRT5 i KRT14, kodujących keratyny 5 i 14.9103 Disruptywna mutacja w KRT5 lub KRT14 nie tylko zaburza strukturalnie cytoszkielet, ale również aktywuje kaskadę mechanizmów biochemicznych przyczyniających się do rozwoju EBS.311 W przypadku EBS:
- Mutacje powodują tworzenie się agregatów keratynowych w keratynocytach
- Wywołuje to stres retikulum endoplazmatycznego
- Dochodzi do uwalniania cząsteczek prozapalnych
- Osłabiona struktura cytoszkieletu prowadzi do podatności keratynocytów na uszkodzenia
Badania biofizyczne przeprowadzone na filamentach keratynowych, zarówno in vitro, jak i ex vivo na hodowlach komórkowych, sugerują, że keratynocyty podstawne ekspresjonujące zmutowaną keratynę są mechanicznie mniej wytrzymałe z powodu defektów w architekturze sieci filamentów pośrednich.13 Obecność cytoplazmatycznych agregatów zawierających nieprawidłowo spolimeryzowane białka keratynowe jest charakterystyczną cechą ciężkiej postaci EBS (dawniej zwanej EBS-Dowling-Meara) i może pogarszać wpływ mutacji dominująco-negatywnych.13
Epidermolysis Bullosa Junctionalis
JEB charakteryzuje się tworzeniem pęcherzy w płaszczyźnie lamina lucida. Obserwuje się autosomalny recesywny wzór dziedziczenia.9 W JEB mutacje dotyczą genów kodujących składniki hemidesmosomów, połączeń ogniskowych lub laminy 332 błony podstawnej.1415 Patogenne warianty w genach LAMA3, LAMB3 lub LAMC2 prowadzą do braku lub zmniejszenia laminy 332, co skutkuje utratą jej funkcji jako pomostu między hemidesmosomami a fibrylami kotwiczącymi.14 W JEB:
- Występują zmienne etiologicznie defekty molekularne
- Hemidesmosomy wykazują nieprawidłowości o różnym nasileniu
- Występują mutacje w genach kodujących białka transmembranowe hemidesmosomów
Epidermolysis Bullosa Dystrophica
DEB charakteryzuje się rozszczepieniem poniżej lamina densa z powodu mutacji w genie COL7A1, kodującym kolagen VII.916 Kolagen VII jest głównym składnikiem fibryli kotwiczących.10 Zawiera dużą globularną domenę N-końcową (NC-1), która oddziałuje z laminą-332 w lamina densa, długą domenę kolagenową oraz mniejszą globularną domenę C-końcową (NC-2), która jest proteolitycznie odcinana podczas formowania fibryli kotwiczących.10
W recesywnej dystroficznej EB (RDEB), obie mutacje COL7A1 często powodują przedwczesne kodony terminacji (PTC), co prowadzi do rozpadu mRNA zależnego od nonsensów lub pozostałej ekspresji obciętych polipeptydów kolagenu VII, które są degradowane wewnątrz komórki.17 W dominującej dystroficznej EB (DDEB), heterozygotyczne mutacje substytucji glicyny interferują w sposób dominująco-negatywny z syntezą kolagenu VII i upośledzają jego wydzielanie lub fibrylogenezę fibryli kotwiczących.17
Zidentyfikowano ponad 700 różnych mutacji COL7A1.18 W RDEB, mutacje typu missense lub nonsense występują na obu allelach COL7A1. Genetyczna heterozygotyczność złożona jest powszechna u tych pacjentów, ponieważ dziedziczą oni jeden typ mutacji COL7A1 od jednego rodzica, a inny typ od drugiego.18
Zespół Kindlera
Zespół Kindlera jest konsekwencją autosomalnego recesywnego defektu w genie FERMT1, który produkuje wadliwe białka kindliny-1. Powoduje to zmiany w utrzymaniu cytoszkieletu keratynocytów i aktywacji integryn.9 W zespole Kindlera pęcherze mogą powstawać w dowolnej płaszczyźnie połączenia skórno-naskórkowego.9
Charakterystycznie, w mikroskopii elektronowej obserwuje się podwojenie błony podstawnej, wraz ze zmiennym poziomem separacji skóry – najczęściej sublamina densa, ale także intralamina lucida lub wewnątrznaskórkowej. Kindlina-1, białko podobne do taliny, wykazuje niedobór ekspresji w tej chorobie.19
Rola stanu zapalnego w patogenezie Epidermolysis Bullosa
Coraz więcej dowodów wskazuje na istotną rolę zapalenia w patogenezie EB, szczególnie w EBS.12 Chroniczne uszkodzenie tkanki z indukcją i dysregulacją szlaków zapalnych jest wspólnym mechanizmem patogenetycznym w EB jako zaburzeniu bariery opartym na mutacjach, chociaż zmienność między- i wewnątrzindywidualna odpowiedzi immunologicznej pozostaje do określenia.20
Analiza transkryptomiczna wykazała zaangażowanie różnych szlaków sygnalizacji zapalnej w patomechanizmach EBS.12 Obserwowano:
- Zwiększoną ekspresję IL-1β w keratynocytach pochodzących od pacjentów z ciężką postacią EBS
- Podwyższoną regulację IL-6, IL-8 i IL-10 w naskórku pacjentów z mutacjami KRT5 lub KRT14
- Wyższe poziomy markerów odpowiedzi immunologicznej Th17, takich jak IL-17, IL-21 i IL-22 w dachu pęcherza u pacjentów z ciężką postacią EBS w porównaniu z grupą kontrolną
Te wyniki silnie sugerują zaangażowanie odpowiedzi immunologicznej Th17 w patogenezę EBS.21 Dodatkowo, w ciężkich podtypach, takich jak RDEB, rozległe zajęcie skóry wiąże się z ogólnoustrojową odpowiedzią zapalną i przewlekłością kaskad zapalnych, które przyczyniają się do ogólnoustrojowej chorobowości EB.20
Patogeneza Epidermolysis Bullosa Acquisita
Epidermolysis bullosa acquisita (EBA) jest nabytą chorobą autoimmunologiczną charakteryzującą się obecnością przeciwciał IgG skierowanych przeciwko domenie niekolagenowej (NC1) kolagenu VII, głównego składnika fibryli kotwiczących, które łączą błonę podstawną ze strukturami skóry właściwej.22 Podgrupa pacjentów ma warianty, w których przeciwciała IgG wiążą się z centralną potrójną helikalną domeną kolagenową (NC2) kolagenu VII, lub immunoglobulina A (IgA), a nie IgG, ukierunkowana jest na kolagen VII.22
Patogeneza EBA obejmuje trzy fazy:
- Utratę tolerancji na COL7 (faza indukcji lub aferentna)
- Produkcję autoprzeciwciał
- Uszkodzenie tkanek wywołane autoprzeciwciałami (faza efektorowa lub eferentna)
Wiązanie autoprzeciwciał do kolagenu VII osłabia wytrzymałość strefy błony podstawnej, prowadząc do kruchości skóry i tworzenia pęcherzy wywołanych urazem.24 Kluczową rolę w odpowiedzi zapalnej odgrywa aktywacja dopełniacza. Fragmenty Fc IgG są bezpośrednio związane z uszkodzeniem tkanek przez autoprzeciwciała w zapalnej EBA.2425
Rola genów modyfikujących w Epidermolysis Bullosa
Defekt w kolagenazy (MMP1) był wcześnie implikowany w patogenezie dystroficznej epidermolysis bullosa. Kolagen VII jest podatny na degradację przez kolagenazę.26 Titeux i wsp. (2008) odkryli istotny związek między polimorfizmem (rs1799750) w genie MMP1 a ciężkością choroby u członków rodziny z RDEB. Funkcjonalny SNP powodujący zwiększoną aktywność kolagenazy był związany z cięższym fenotypem. Zwiększone MMP1 prowadzi do zwiększonej degradacji kolagenu i pogorszenia nasilenia choroby, co sugeruje, że MMP1 jest genem modyfikującym w RDEB.26
Interesująco, niedawne doniesienie o RDEB występującym u bliźniąt jednojajowych z identycznymi mutacjami COL7A1, ale o bardzo różnym nasileniu choroby, podkreśla, że inne zmienne również przyczyniają się do różnorodności fenotypowej.18
Mechanizmy powstawania powikłań w Epidermolysis Bullosa
Kruchość skóry i błon śluzowych w EB prowadzi do pęcherzy i ran, uszkodzenia tkanek, przerwania bariery skórnej, przewlekłej kolonizacji bakteryjnej skóry, zapalenia i, w zależności od poziomu rozdzielenia, bliznowacenia.15 Rany są centralnym elementem w patogenezie długoterminowych manifestacji choroby i powikłań, w tym zahamowania wzrostu, niedokrwistości, bliznowacenia, zwężeń i raka skóry w niektórych typach EB (takich jak dystroficzna, junction i Kindler EB).27
Zaburzenia wzrostu i stan zapalny
Dzieci z ciężką uogólnioną RDEB mają słaby wzrost i niskie krążące poziomy IGF-1 i IGFBP-3. Jest to prawdopodobnie częściowo spowodowane stanem zapalnym.28 Cytokiny prozapalne upośledzają wzrost u dzieci z chorobami zapalnymi jelit poprzez hamowanie transdukcji sygnału od hormonu wzrostu (GH) do insulinopodobnego czynnika wzrostu-1 (IGF-1). Podobny mechanizm występuje w EB.28
Włóknienie i zwężenia
W DEB, zapalenie i sygnalizacja TGF-β są głównymi czynnikami napędzającymi włóknienie.29 Powtarzające się uszkodzenia tkanek i postępujące bliznowacenie w RDEB są głównie napędzane przez transformujący czynnik wzrostu-β (TGF-β), co sugeruje, że terapie zmniejszające sygnalizację TGF-β mogłyby spowolnić progresję choroby i złagodzić chorobowość.30
Nowotwory skóry
Osoby z EB mają zwiększone ryzyko nowotworów złośliwych (raków) skóry.4 Szczególnie pacjenci z RDEB mają zwiększone ryzyko rozwoju agresywnego raka kolczystokomórkowego (SCC).31 Naukowcy wciąż badają, w jaki sposób nieprawidłowości kolagenu VII również leżą u podstaw zwiększonego ryzyka raka skóry obserwowanego w RDEB-sev gen.32
Nowoczesne podejścia terapeutyczne oparte na patogenezie
Dzięki rosnącemu zrozumieniu patogenezy EB, opracowywane są nowe podejścia terapeutyczne ukierunkowane na specyficzne mechanizmy choroby.33 Główne strategie terapeutyczne to:34
- Terapia genowa
- Terapia komórkami fibroblastów
- Terapia komórkami macierzystymi szpiku kostnego
- Terapia białkowa
Terapia genowa
Terapia genowa jest być może najbardziej obiecującym kierunkiem leczenia RDEB.3534 Techniki edycji genów, takie jak CRISPR/Cas9, oferują potencjał leczenia EB poprzez korygowanie mutacji i poprawę skuteczności korekcji genów w komórkach pochodzących od pacjentów, umożliwiając rozwój funkcjonalnych przeszczepów skóry syntetyzujących kolagen.36
VYJUVEK (prademagene zamikeracel) to nieinwazyjna, miejscowa, wielokrotnie podawana terapia genowa zaprojektowana do dostarczania dwóch kopii genu COL7A1, gdy jest nakładana bezpośrednio na rany DEB. VYJUVEK został zaprojektowany do leczenia DEB na poziomie molekularnym, dostarczając komórkom skóry pacjenta szablon do tworzenia normalnego białka COL7, eliminując tym samym podstawowy mechanizm powodujący chorobę.37 Ta terapia osiągnęła niedawno zatwierdzenie przez FDA, co stanowi ważny kamień milowy w badaniach nad EB.34
Terapie modulujące zapalenie i włóknienie
Na podstawie zwiększającej się wiedzy na temat specyficznych dla podtypu EB patomechanizmów, pierwsi kandydaci osiągnęli rozwój kliniczny.38 Przykłady to:
- Diacereina – mała cząsteczka pochodząca z korzenia rabarbaru, która może interferować ze szlakiem zapalnym zależnym od IL-1 na kilku poziomach
- Losartan – lek przeciwnadciśnieniowy, który może osłabiać sygnalizację TGF-β. Jego skuteczność oceniano w hipmorficznym modelu mysim col7a1, gdzie opóźniał bliznowacenie łap i zrost palców, wskazując na potencjał terapii RDEB u ludzi
- Zwiększenie ekspresji dekoryny – podejście do zmniejszenia aktywności TGF-β w skórze poprzez zwiększenie ekspresji dekoryny, proteoglikanu stromalnego, który hamuje TGF-β przez wiązanie się z jego rdzeniowym białkiem, zapobiegając jego interakcji z receptorami
Podejście „read-through”
Podejście „read-through” wykorzystuje związki o małej masie cząsteczkowej, aby umożliwić maszynerii translacyjnej tłumienie mutacji nonsensownych poprzez wstawienie aminokwasu w miejsce przedwczesnego kodonu stop, ułatwiając tym samym syntezę białek pełnej długości.36 Oryginalny prototyp takich cząsteczek read-through, PTC124 (ataluren), wykazał zdolność do omijania patogennych przedwczesnych kodonów terminacji (PTC), ale nie jest w stanie skutecznie przezwyciężyć naturalnie występujących endogennych kodonów stop translacji.36
Terapie komórkami macierzystymi
Wyzwaniem dla terapii komórkowych jest potrzeba dużej ilości hodowanych komórek, co jest rozwiązywane przez rozwiązania takie jak komórki iPSC.36 Szpikowe mezenchymalne komórki macierzyste również wykazały potencjał w leczeniu RDEB.35 Prowadzone są obecnie badania kliniczne dotyczące skutków różnych rodzajów MSC u dorosłych z EB.29
Zrozumienie mechanizmów molekularnych leżących u podstaw regulacji genów związanych z EB może zaoferować nowe spostrzeżenia na temat tego, jak można kontrolować ekspresję tych genów w celach terapeutycznych.13 Chociaż opracowanie skutecznych terapii dla EB okazało się wyzwaniem, istnieją powody do ostrożnego optymizmu, ponieważ niedawne odkrycia dotyczące patofizjologii doprowadziły do nowych koncepcji terapii.11
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.